摘要：针对石化企业罐区火灾事故消防力量部署站位管理方法和技术现状，归纳了当前常规的依照灭火预案图进行消防力量部署管理过程中存在的问题。介绍了加权最短距离优先算法、下风向影响范围分析和事故影响区域分析等关键技术。结合石化企业消防车部署管理需求，设计了罐区火灾事故的消防车部署站位动态模拟技术流程，并在地理信息系统中实现了火灾事故影响区域和部署站位模拟展示。模拟结果表明，该方法可以科学、直观地展示出罐区火灾事故发生后，对不同救援任务的消防车推荐部署位置。

关键词：石化储罐；火灾；灭火救援；地理信息系统

近年来，随着我国石油化工行业的快速发展，石化企业罐区储罐数量不断增多，罐区火灾事故频发。作为原料和成品油的主要载体，石油石化罐区储罐具有高温高压、易燃易爆、有毒有害、点多面广等特点，一旦发生火灾、爆炸等突发性安全事故，势必会给涉事企业和周边环境造成损失。针对石化企业消防规划现状、布局特点，常规的罐区消防管理方法是落实“预防为主、防消结合”的基本原则，由企业专职或兼职消防队编制罐区的消防灭火预案，每年根据罐区储罐的消防灭火参数和罐体周边道路网内消火栓的分布状况，利用绘图软件制作储罐的“一罐一案”等灭火预案图，包括消防演练或出警救援时为消防车分配的站位与灭火路线，每台消防车辆均需按照灭火预案图中标绘的位置进行部署站位。

尽管灭火预案图在消防力量部署站位管理的实施过程中发挥了巨大作用，但仅依照灭火预案图进行消防车部署站位还存在明显的缺陷。一是静态预案图的展示方式和手段过于单一，难以全面、动态、发展地考虑火灾事故和救援的全过程。随着事故储罐在燃烧过程中火势的扩张与减弱，其影响范围也随之扩大或缩小，应急情况下的消防车部署站位也应随之动态调整。二是灭火预案难以描述火灾发生时的风向条件。当消防车部署站位点处在火势的下风向，则存在消防人员受火势及所释放烟气影响而中毒的风险。三是未考虑火灾事故影响区域对消防车部署站位的影响，当消防车处于火灾影响区域范围内，会给消防员的人身安全带来极大危险。

在消防应急辅助决策过程中引入地理信息系统和动态推演技术，结合火灾事故消防车部署站位的影响因素，在突发性火灾事故发生时，能够实时、直观、动态地展现系统推荐的储罐周边消防车部署站位点，有效弥补依据灭火预案进行站位管理的不足，对于提升石化企业罐区消防辅助决策与动态研判能力等具有重要意义。

一、消防车部署站位需求与关键技术分析

消防车部署站位点的选取应在提高灭火效率的同时充分考虑“安全第一”原则，须确保参与灭火的车辆和人员不受火势影响，避免因施救不当而造成人员伤亡。综合储罐消防力量部署站位的需求可知，最重要的影响因素是灭火安全距离，在不受火灾影响的条件下尽量选取距火灾事故点较近的消火栓位置，寻找满足灭火距离、下风向影响范围和事故影响区域等限定条件的最优解。

1.1加权最短距离优先分析

最短距离优先分析方法参照了经典最短路径算法，即Dijkstra算法思想，通过选定储罐区一定空间范围内的可选消火栓点A、B、C、D、E，如图1所示。计算出每个点与火灾发生原点O之间的相对距离值DA、DB、DC、DD和DE，并对所有的距离值作选择法或冒泡法排序，优先提取距离值最小的点，作为消防车部署站位选项。

理想条件下的最短距离优先原则是不存在的。根据石化企业罐区消防的现实状况，考虑到尽管某些消火栓位置距着火点较近，该消火栓与着火点之间的连线区域内可能存在其他储罐阻挡，导致部署在该消火栓位置的消防车灭火效果未必是最佳的。

针对上述问题，有效的解决方法是增加一个权重值S，设定初始值S=1，S的取值根据受阻挡储罐数目按倍数递增，即消火栓和着火点间隔一个储罐；S=2，间隔2个储罐；S=4，以此递推。权重值S与距离值D相乘，就得到加权后的距离值Dw，优选加权后距离值较小的消火栓点。例如，图1中5个消防车部署站位点的距离值、权重值和加权后距离值计算，见表1所示。

1.2下风向影响范围分析

消防车部署站位必须选取位于当前风向的上风或侧风方向，严禁部署在火灾事故的下风方向，这是消防灭火过程中选择站位点的重要原则。对于下风向的确定，可行的方法是定义当前风向的开口角度阈值α，在当前消火栓点A与火灾事故原点O之间画一条直线AO，使AO与当前风向之间的夹角大于α/2，确保选取的消火栓点位处于α的辐射空间区域之外，则此消火栓点不受该风向影响。根据人类对迎面风向的感观状况，通常设定α取值区间为60°≤α≤90°。

1.3事故影响区域分析

引入经典的储罐火灾模拟数学模型，在GIS中模拟展示当前火灾的影响区域，保证消防车部署站位点处在火灾影响区域的外侧。一般情况下，火灾事故影响范围分为死亡区、重伤区和轻伤区，消防车部署站位的基本要求是：禁止消防车进入死亡区和重伤区，不能长时间处于轻伤区。

若无法于第一时间模拟并确定事故的影响范围，可结合火灾事故第一时间接报警情的初判结果，并根据石油化工消防安全距离管理规定中的内容确定消防安全距离，并以此距离为半径确定圆形影响区域。其中，消防安全距离主要取决于火灾储罐总容积、储罐存储介质及其是否具有爆炸危险性等因素。

二、石化罐区火灾事故消防车部署站位技术流程

在应用火灾模拟数学模型基础上，选择适当的数值计算方法，动态预测火灾事故的影响范围。同时，结合加权最短距离优先算法和实时气象条件下的风向信息，选取实时的消防车部署站位点，从而能够更加形象直观地认识当前火灾事故灾害的危险程度和消防部署点位建议，为消防指挥决策人员和其他相关人员提供科学、客观的辅助决策和参考依据。石化罐区火灾事故的消防车部署站位动态模拟技术流程，如图2所示。

（1）基于危险化学品、消防应急物资、消防员、消防车辆等信息，构建服务于消防应急辅助决策需求的数据库。

（2）石化罐区GIS管理平台的完善与地图加载。基于企业现有的储罐平面布置图、消防作战方案图等的基础资料，绘制包括企业厂区道路、储罐和消火栓位置等的基础矢量图层，加载石化企业厂区高清晰遥感影像地图和基础矢量地图，且具备基本的GIS操作与分析功能。

（3）火灾事故影响范围模拟展示。通过导入典型火灾事故模型函数，选取和调用模型基本参数，直观展示出火灾事故影响区域和发展态势。

（4）石化罐区火灾事故消防车站位部署动态模拟展示。根据当前的实时风向角度、需要部署的消防车数量和救援任务等条件，结合加权最短救援距离分析算法，模拟出当前火灾状态下的消防车部署站位点选取。在未得到消防救援的条件下，随着火灾影响范围的扩大，个别的模拟部署站位点会被事故影响区域覆盖，部署站位点也可能向距离事故点更远的消火栓位置调整；反之，则亦然。

三、消防车部署站位模拟可视化展示

消防车部署站位模拟计算的参数信息包括：事故风向的开口夹角、实时风向、风速、事故模拟原点、消防安全距离、派出消防车数目及任务等，具体见表2所示。

根据设定的计算参数值，融合火灾事故模拟计算模型、消防安全距离和消防车部署站位加权的最短距离优先算法，实现基于GIS的火灾事故动态影响范围及消防力量部署站位点模拟选取的可视化显示效果，如图3所示。

四、结论

通过对加权最短距离优先算法、下风向影响范围和事故影响区域分析等消防车部署站位关键技术的深入研究，结合事发现场的火灾事故动态模拟数学模型和风向条件等消防车部署站位模拟计算参数信息，模拟计算出动态火灾事故下的影响范围及对应的消防车部署站位选取结果，并以可视化的图形方式在地理信息系统中呈现，可以为突发火灾事故下的消防作战部署提供决策依据和消防车部署模拟站位效果。

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本文主要内容来自于：刘馨泽1，李培林2，于广宇1（1.中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东青岛266071；2.中国石油大学（华东），山东青岛266580）

中图分类号：X924.4，TU998.1,TE821文献标志码：A

文章编号：1009-0029（2018）06-0807-03

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